1、安全熟化粉狀飼料加工技術安全熟化粉狀飼料加工技術 王永昌王永昌 2004.12 安全熟化粉狀飼料加工技術安全熟化粉狀飼料加工技術 一國內外安全熟化粉狀飼料發展概況; 二 安全熟化粉狀飼料的熟化的目的和要求; 1粉狀飼料的熟化的目的; 2粉狀飼料的熟化的衛生標準; 3粉狀飼料的熟化過程; 三三安全粉狀飼料產品的特點; 四四 安全熟化粉狀飼料生產的工藝與設備; 五 熟化粉狀飼料的工藝參數及影響熟化的因素: 六六 安全熟化粉狀飼料產品的發展前景一國內外安全熟化粉狀飼料發展概況: 1 飼料加工廠的目的是為了獲得優質產品, 而飼料安全是優質飼料根本,亦是飼料生產者的首要任務。 2 飼料安全問題主要包括兩

2、類, 一類是有害的無機物質如: 汞、砷、鎘、鉛等重金屬。 二類是有害的有機生物如:霉菌及致病菌等微生物及物料之間的污染。 第一類是有害物質對原料的質量控制就能基本解決, 第二類有害物質對原料質量控制難以達到霉菌和致病菌的滅活要求,必須選擇合理的加工和設備,在加工過程中通過水、熱處理后才能得到較徹底地滅活。現就對霉菌及致病菌和污染等第二類是有害微生物滅活的加工技術進行討論。 20世紀7090年,粉狀配合飼料幾乎都是生粉料。由于有些畜、禽仍須用粉狀配合飼料來喂養,才能獲得較好的喂養效果,但生粉料在飼料的安全性和消化吸收率方面有一定的不足。特別在流行病的蔓延時, 粉狀配合飼料缺陷就充分顯示出來。,

3、97年歐盟提出解決飼料安全問題的提議; 98年歐盟提出了飼料監督檢查規范; 99年歐盟成立健康與消費者協會; 2000年歐洲飼料工業白皮書,論說了飼料安全的重要性和飼料不安全的現狀; 2002年歐洲安全飼料(機構)的創立。飼料安全的重要性已引起各國飼料工作者嚴重的關注。 90年代末熟化粉狀飼料在歐洲問世,成為飼料家屬中新的一員 1 20世紀50年代, 國外飼料廠的飼料產品是以生干 粉料為主來喂養畜、禽, 飼料的安全性和消化吸收率都 不高。從60-80年代后隨著飼料制粒機日趨成熟, 在畜、 禽喂養中顆粒飼料的用量就逐年增加。 飼料的安全性 和消化吸收率成活率增加15% 20% 。由于部分禽、禽

4、類仍須用粉狀飼料來喂養,目前粉狀飼料產量在總產量 中仍占20%左右。 90年代末, 熟化粉狀飼料就問世。 熟化粉狀飼料使用后,顯示出熟化粉狀飼料具有的優越性。在歐、美、亞等世界各國迅速得到了認可,并較廣泛的得到運用,僅幾年時間目前熟化粉狀飼料廠已在歐、美、亞各大洲相繼建百余座熟化粉狀飼料廠。使熟化粉狀飼料優越性不僅不能取代。而且熟化粉狀飼料有取代部分畜、禽的顆粒飼料趨勢。 2 國內60 70年代前畜、禽的喂養主要將飼料煮熟或生干粉狀或生原顆粒料來喂養 。70 80年代開始采用生干粉狀飼料來喂養畜、禽。80年代中期后顆粒飼料開始運用, 顆粒飼料的用量就逐年增加。 在蛋雞等畜、禽的養殖仍需生干粉狀

5、飼料。當有畜、禽流行病發生時,畜禽用生粉狀飼料的安全性等一些問題時有發生。 21世紀01年02年國內牧羊集團亦成功研究了粉狀熟化飼料的工藝和設備,并已將粉狀熟化飼料即安全熟化粉狀飼料投入生產運用,熟化粉狀飼料是粉狀飼料應走的一條道路。 3. 20世紀末畜、禽等流行病的蔓延。 為了解決這流行病,瑞士布勒公司首先成功地開發了熟化粉狀飼料。在熟化粉狀飼料加工過程中,使動物蛋白飼料中沙門氏菌、大腸肝菌、腸形菌等霉菌及致病菌得到充分滅活。 同時減少和解決豆類植物蛋白和谷物飼料中抗營養因子如: 植物血球凝結素、蛋白酶抑制劑、氰類化合物、黃曲霉等有害因子給畜、禽的養殖的帶來極大的危害。 輕者使降低了有效蛋白

6、質吸收,重者引起內臟病變而死亡。熟化粉狀飼料亦能使淀粉得到較好的糊化。使粉狀飼料的安全性及消化吸收率得到了極大的提高, 是粉料飼料產生一次質的飛躍。 4 物料污染及交叉污染 污染是飼料成品中出現配方中不含的組份。交叉污染是飼料成品中出現配料后配方中沒有的, 而有上批次的組份。 污染及交叉污染是飼料不安全的另一種形式,特別是含有藥物的飼料防污染及交叉污染更要重視。 污染及交叉污染國外允許出現配方中不含組份的值: 1) 配合飼料中小于4% ; 2) 預混合飼料中小于1%;。 3) 含有藥物配合飼料中小于0.2% 。 二 安全熟化粉狀飼料的熟化的目的和要求 1粉狀安全飼料的熟化的目的: (1) 破壞

7、飼料原料中致病菌等有害因子; (2) 提高畜、禽粉狀飼料的報酬和養殖的成活率。 2粉狀飼料的熟化的要求; 國家飼料的衛生標準: 豬、雞配合飼料、濃縮飼料:霉 菌 45x1000 (個/g) 沙門氏菌,: 檢不出 氰 化 物 : 50 mg/kg 濃縮飼料, 仔豬配合飼料: 黃曲霉毒素10g/kg 肉用仔雞, 雛雞配合飼料: 黃曲霉毒素10g/kg 生 長 豬, 種豬配合飼料: 黃曲霉毒素20g/kg 肉用仔雞后期生長雞:, 黃曲霉毒素20g/kg 資料報道:蛋白酶抑制劑破壞率55%時不會導致胰腺異常腫大,所以,蛋白酶抑制劑破壞率70%80%基本滿足使用要求。 3粉狀飼料的熟化基理和熟化過程 粉

8、狀飼料熟化過程就是飼料水、熱處理的過程,就是飼料熟化調質過程,實際是氣相(蒸汽)、液相(細微水分散的水滴)的熱量、質量向固相(粉狀物料)傳遞熱量和質量的過程。蒸汽在飼料調質過程中, 它既是傳熱體,又是傳濕體,蒸汽中的熱量和質量通過粉狀顆粒物料的外表面向內部轉移的過程, 使粉狀飼料在水、熱處理的過程中熟化。 調質過程的傳熱和傳質的速度,決定于蒸汽和粉狀顆粒物料內部與界面層的溫度梯度、速度梯度、濕度梯度、物料性質(密度、, 顆粒大小、含水量)等因素。 低溫和含水較低的固相粉狀物料進入有一定轉速的熟化機內, 蒸汽壓力從200kpa400kpa降為常壓,蒸汽溫度為120143, 降為100。就開始進行

9、生粉料的調質熟化。 物料熟化的關鍵是蒸汽的品質(指蒸汽含水量和焓值高低),蒸汽分為濕蒸汽,飽和蒸汽(干蒸汽),過熱蒸汽(見圖1),三者焓值(kJ/kg)和溫度不同 。 粉狀顆粒物料在熟化混合機內, 由于粉狀顆粒物料熟化效果主要取決于熟化溫度,物料水份(均勻的水份)和熟化時間。圖1 熟化調質所需的蒸汽 粉狀顆粒物料在熟化調質混合機打板的翻動下, 使蒸汽流動的速度梯度在物料顆粒表面和顆粒不同位置的表面都有所增加。由于,物料顆粒表面不同部位的速度梯度不同,使溫度梯度和濕度梯度亦都增加。加速了蒸汽與物料之間和物料表面與物料內部之間的傳熱和傳質過程,使蒸汽與物料接觸更為均勻,獲得較好的熟化效果。 連續式

10、熟化調質混合機,其轉速必須具有較高轉速,高轉速使物料顆粒表面度梯度不同,亦就使溫度梯度和濕度梯度都將增加,才能符合連續熟化調質要求。 物料吸收水蒸汽的過程 物料吸收水蒸汽的過程物料吸收水蒸汽的過程物料吸收水蒸汽的過程物料吸收水蒸汽的過程 三三 安全熟化粉狀飼料產品的特點: 1全價性: 熟化粉狀飼料加工過程中, 淀粉和蛋白經粉碎、水熱處理的粉粒,使淀粉糊化和蛋白變性膠化的粉粒表面粗糙就有一定的粘性。 熟化粉狀飼料粉粒的水熱處理后,混合過程中, 較大的糊化淀粉和膠化蛋白粉粒就能吸附粒徑小的微量元素及維生素顆粒, 成為一顆多粒組份的粉狀飼料見圖9。 熟化粉狀飼料具有較好的全價性, 全價性與顆粒飼料相

11、近, 據有關專家介紹熟化粉狀飼料可取代部分顆粒飼料產品。熟化粉狀飼料具有較好的流動性, 同時降低了物料在以后加工過程的粉塵及改善了自動分級帶來影響質量的不利因素。 2 安全性: 微生物對抗濕熱的性能較差,在蒸汽的作用下微生物能在周圍介質中吸取高溫的水份,促進了微生物細胞蛋白質的凝固, 加速微生物死亡(死亡時間僅為低水份的1/3) 。 熟化粉狀飼料的沙門氏菌、黃曲霉等致病菌含量可均在安全范圍內。所以,熟化粉狀飼料具有較好的安全性,由于,飼料的熟化,具有吸收率高的特點,畜禽喂養效果遠優于生粉狀飼料。能與制粒一樣對霉菌等致病菌及植物血球凝結素、蛋白酶抑制劑等有害因子得到充分破壞和滅活,使淀粉得到較好

12、的糊化,蛋白有效的變性,提高了熟化粉狀飼料的安全性和消化吸收率。 3熱敏組份保持性: 在制粒的調質過程中熱敏組份必須經過水,熱處理和擠壓的過程,維生素A、 C、 D3、E、K3、酶制劑等熱敏組份的損失達10% 30%以上,為了達到配方的要求, 熱敏組份大都采用超量添加才能符合飼養要求。 熟化粉狀飼料熱敏組份未經過水,熱處理和擠壓成型的過程。所以,熱敏組份亦就沒有任何損失, 無須超量添加。所以熟化粉狀飼料熱敏組份含量正確性遠優于顆粒飼料。 4 節能性: 熟化粉狀飼料,不經過高動耗的制顆粒工段。與短調質器的制粒相比,可節約能耗5% 10%左右, 與長調質器的制粒相比,可節約能耗10% 15%以上。

13、 熟化粉狀飼料的加工工藝,在確保養殖效果的基礎上,可降低飼料生產成本(包括熱敏組份不超量添加)約10%以上。從而,提高了飼料加工廠和養殖場的經濟效益。 5 操作管理方便性: 由于熟化粉狀飼料是未經過操作管理要求較高的制粒工段。所以,熟化粉狀飼料操作管理較方便, 熟化粉狀飼料質量控制較易, 質量易得到保證。因而,熟化粉狀飼料的加工對操作人員要求較低。 四四 安全熟化粉狀飼料生產的工藝與設備: 熟化加工工藝是確保安全熟化粉狀飼料 質量的關鍵, 目前安全熟化粉狀飼料生產的工藝主要由熟化、 調質(水、熱處理) 、保溫均質、干燥、冷卻、混合(添加微量組份)等工序組成。其熟化粉狀飼料工藝可在現有的飼料廠中

14、增加一個工序。就可以完成安全熟化粉狀飼料的更新改造。 1熟化調質: 安全熟化粉狀飼料的加工工藝由間歇式和連續式兩類。常用的工藝為間歇式,其熟化過程中物料質量便于控制。 如采用連續式粉料熟化工藝。 由于連續式物料在機內停留時間較短,須增加物料的強力翻動,提高了物料表面的速度梯度, 亦就增加了物料表面與內部的溫度梯度和濕度梯度,提高了熟化調質的效果。 連續式熟化工藝必須采用強力熟化調質機才能滿足連續熟化的要求。2 2 保溫均質: 物料熟化調質是蒸汽的熱量, 質量(水份)傳遞的過程, 而蒸汽熱量、質量傳遞須有一定的時間, 才能使熱量、質量傳遞到每粒物料中心, 須有保溫均質的時間。熟化調質效果優劣與物

15、料熟化調質除水份、 溫度外還于與熟化調質時間和保溫均質時間,物料品種, 粉碎粒度有關。所以不同物料,熟化調質、保溫均質時間應該有所不同, 以達到最佳熟化調質效果。 該工序禽畜飼料熟化調質的時間為90s150s左右, 保溫均質時間達4min20min, 確保熟化粉料具有安全性。熟化調質時間和保溫均質時間對調質質量影響甚大。熟化調質和保溫均質時間通過計算機設置不同參數來實現。 保溫均質工序是非采用,根據熟化調質要求而確定。3)干燥、冷卻 物料熟化調質后物料的水分、溫度較高,不經冷卻,即熱的物料與冷空氣相遇時,易產生結露, 結露的水份將影響成品的儲藏 。所以, 熟化調質后的粉料,須經冷卻將水份和料溫

16、降止安全范圍以內。 粉料水分高于20%時,在冷卻過程中無法將物料水份和料溫降止安全范圍以內。所以,須經干燥, 才能確保成品的質量。冷卻后的料溫不大于室溫5,確保成品儲藏安全。4)混合(添加微量組份) 經熟化調質、保溫均質、干燥、冷卻的物料是能量和蛋白飼料等組成,作為飼料成品還需添加微量組份并經混合機混合,才能達到成品的要求。 由于,粉狀物料的能量和蛋白的粉粒未經擠壓表面較粗糙, 又經水熱處理,淀粉糊化及蛋白膠化,使顆粒表面具有一定的粘性。為此, 能量和蛋白的粉粒能與微量組份粘成較大的顆粒,使熟化粉狀飼料具有較好的全價性。1) 國外布勒公司安全熟化粉狀飼料工藝見圖2,3 圖3連續熟化調質工藝圖

17、2)國內牧羊集團安全熟化粉狀飼料的工藝見圖43) 國內牧羊集團安全熟化粉狀飼料設備見圖4,5 圖5熟化調質混合機圖 圖6主混合及冷卻機圖4)國外布勒公司安全熟化粉狀飼料設備見圖7.8 圖7熟化調質單軸混合機圖 圖8主混合及冷卻機圖乳豬熟化后的粉狀飼料見圖9熟化溫度95, 熟化時間120s五 熟化粉狀飼料工藝參數及影響熟化效果的因素: (1) 熟化粉狀飼料主要的工藝參數: 蒸 汽 壓 力 : 200kPa400kPa; 熟化調質溫度: 物料溫度: 90100; 熟化調質時間: 物料加溫時間: 1.5min 2.5min; 保溫均質時間: 4 min 5 min; 物料干燥時間: 10 min 1

18、5 min (水份大于20%時須采用干燥); 物料冷卻時間: 5 min 6 min; 物料熟化調質水份: 18% 26%; (1) 影響粉狀飼料熟化效果的因素: 1) 物料性能; a物料的顆粒大小和均勻程度; b物料水份; c物料性質 2) 熟化調質器性能: a熟化調質器結構和工藝參數; b熟化調質時間; 3) 蒸汽的質量。 1 )物料性能 a物料的顆粒大小和均勻程度: 由于飼料的組分種類很多而相同類型粉狀物料的顆粒大小和均勻程度相差大,則調質器操作帶來難度。調質要求使每個顆粒的中心都軟化,如小顆粒調質已達到要求時,則大顆粒調質尚未達到要求,而且,顆粒粒徑相差越大,調質效果就差距就越大。國外

19、最新研究結論:提出了”粉狀顆粒粒徑對調質效果的影響”, 力求物料顆粒粒徑盡量接近,便于取得均勻的調質效果。b物料的水份 水份是影響熟化調質效果的重要因素, 在熟化的調質溫度,調質時間相同情況下, 物料的水份高調質效果優于水份低的物料的水份。 微生物對濕熱的抗性較差,在蒸汽的作用下微生物能在周圍介質中吸取高溫的水份,因而,對促進微生物細胞蛋白質的凝固, 加速微生物死亡。 水份和溫度是影響調質效果的兩個重要因素。如: 在物料的水份高的條件下沙門氏菌等霉菌及致病菌和植物血球凝結素、蛋白酶抑制劑有害因子破壞和滅活度高,同時,亦有利于淀粉糊化度提高 。(同理,對熱敏組份進行包衣,減少水份含量,亦可減少熱敏組份的損耗)。 c物料性質: 粒徑相同,物料不同, 熟化調質時間有所差別,顆粒組織緊密,熟化調質時間長。所以,不同配方熟化調質時間有所不同。每一個配方熟化調質時間以最難熟化調質物料為準。 2 ) 熟化調質機器性能: a 熟化調質機轉速: 熟化調質器轉速對調質效果影響較大, 轉速高,使熟化調質物料翻動性能加強,亦使蒸汽在物料表面的速度梯度加大,加速了水份向物料內部擴散,從而加速了熟化調質速度和效果。 連續熟化調質機必須高轉速的熟化調質機,并可添加液體組份,其加入比例可達6% 10%仍然有較好的熟化調質效果 b 熟化調質